H II regije: definicija, nastanek in znani primeri
Definicija in nastanek
Območje H II je oblak ioniziranega vodika, v katerem prevladuje plazemsko stanje zaradi močnega sevanja mladih, vročih zvezd. H II pomeni, da je vodik izgubilo en elektron (ionizirano vodikovo jedro). Takšna območja nastanejo v gostih delih velikih molekularnih oblakov, ko se v njihovem jedru oblikujejo masivne modre zvezde (vrste O in B). Njihova intenzivna emisija ultravijolične svetlobe ionizira okoliški plin in povzroči značilno emisijsko svetlobo, ki jo zaznamo pri različnih valovnih dolžinah.
Kako delujejo in glavne značilnosti
Masivne zvezde oddajajo velike količine UV fotonov, ki ionizirajo vodik. Elektroni in protoni se ponovno združujejo in pri tem nastajajo emisijske črte, najbolj znana je linija H-alfa, ki daje mnogim meglicam rdečkasto barvo pri optičnem opazovanju. Tipične lastnosti območij H II so:
- temperatura plazme približno 8.000–12.000 K,
- gostota elektronov običajno od nekaj deset do več sto delcev na cm3 (v gostejših jedrih tudi več),
- velikost od nekaj svetlobnih let pri manjših območjih do več sto svetlobnih let pri velih kompleksih,
- življenjska doba reda nekaj milijonov let – dokler najmasivnejše zvezde ne eksplodirajo kot supernove ali dokler zvezdni vetrovi ne izpuhajo okoliškega plina.
Klasičen koncept za opis te ionizirane skorje je Strömgrenova sfera, ki opiše ravnotežje med proizvodnjo ionizirajočih fotonov in rekombinacijo v plinu. V praksi so oblačni in heterogeni pogoji ter premiki plina pogosto povzročijo zapletene oblike in strukture.
Vloga pri nastanku zvezd in zvezdne kopice
V območjih H II se v nekaj milijonih let rodi na tisoče zvezd. Večina zvezd, še posebej manj masivnih, ostane v bližini in tvorijo zvezdno kopico. Sčasoma močni zvezdni vetrovi in eksplozije supernov iz najmasivnejših zvezd odpihnejo preostali plin, kar konča fazo aktivnega nastajanja zvezd in pusti za sabo odprto zvezdno kopico — primer takšne ostaline so znane kopice, kot so Plejade.
Pomen za opazovanja in raziskave galaksij
Območja H II so močni svetlobni viri in so vidna na velikih razdaljah. Zaradi svojih emisijskih črt (npr. H-alfa, [O III], [N II]) jih astronomi uporabljajo za:
- opazovanje mesta in hitrosti nastajanja zvezd v galaksijah (merjenje stopnje nastajanja zvezd),
- določanje kemične sestave (metalnosti) plina z uporabo razmerij emisijskih črt,
- izmeritev razdalj in dinamike zunajgalaktičnih sistemov, saj so svetli in pogosto prepoznavni tudi v oddaljenih galaksijah.
Različne vrste galaksij imajo različno porazdelitev območij H II: Spiralne in nepravilne galaksije imajo veliko aktivnih območij H II, medtem ko imajo eliptične galaksije zelo malo ali skoraj nič takih regij. V spiralnih galaksijah, kot je Mlečna cesta, so območja H II v pisano razporejenih spiralnih rokavih, medtem ko so v nepravilnih galaksijah razporejena bolj naključno.
Oblika in spektakel na nebu
Območja H II nastanejo v različnih oblikah: pogosto vidimo grudičaste ali nitaste strukture, ponekod pa tudi zelo izstopajoče oblike, kot je znana meglica Konjska glava. Prah v meglicah povzroča rdeče obarvanje in temne silhuete ter lahko zakriva notranje zvezde v optičnem delu spektra, zato jih opazujemo tudi v infrardečem, radio in rentgenskem področju.
Znani primeri
Med najbolj znanimi in najočitnejšimi območji H II so:
- Orionova meglica (Orionova meglica) — ena najbolj raziskovanih bližnjih regij za nastajanje zvezd, opazovana že od 17. stoletja;
- Meglica Konjska glava — znana temna meglica, vidna kot silhueta pred svetlejšim emisijskim ozadjem;
- veliki primeri zunaj naše galaksije, kot sta regija 30 Doradus v Velikem Magellanovem oblaku in NGC 604 v galaksiji Triangulum, ki vsebujeta desetine tisočev zvezd in veljata za izjemno velike H II komplekse.
Območja H II so torej ključna za razumevanje nastanka zvezd, razvoja zvezdnih kopic in kemijske evolucije galaksij. Zaradi svoje svetlosti in značilnih spektralnih lastnosti ostajajo ena glavnih tarč sodobnih opazovalnih programov v astronomiji.
NGC 604, orjaška regija H II v galaksiji Triangulum
Majhen del meglice Tarantula, velikanskega območja H II v Velikem Magellanovem oblaku
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je regija H II?
O: Območje H II je območje, kjer iz vodika nastajajo ogromne modre zvezde, ki so dobile ime po ioniziranem atomskem vodiku, ki ga proizvajajo.
V: Kako nastanejo te regije?
O: Zvezde nastanejo znotraj velikega oblaka vodikovega plina, kratkožive modre zvezde, ki nastanejo v teh regijah, pa oddajajo ogromne količine ultravijolične svetlobe, ki ionizira okoliški plin.
V: Kako velike so lahko regije H II?
O: V širino imajo lahko več sto svetlobnih let.
V: Kdaj je bila odkrita prva znana regija H II?
O: Prvo znano območje H II je bila meglica v Orionu, ki je bila odkrita leta 1610.
V: Kaj se sčasoma zgodi z območjem H II?
O: V nekaj milijonih let se bo v regiji rodilo na tisoče zvezd in sčasoma nastala zvezdna kopica. Eksplozije supernov in močni zvezdni vetrovi najbolj masivnih zvezd bodo nato odpihnili pline iz regije H II in za seboj pustili kopico zvezd, kot so Plejade.
V: Kje lahko najdemo zunajgalaktične regije H II?
O: Zunajgalaktične regije H II lahko opazimo na velikih razdaljah v vesolju, njihovo preučevanje pa pomaga določiti razdaljo in kemično sestavo drugih galaksij. Spiralne in nepravilne galaksije imajo veliko območij H II, medtem ko jih eliptične galaksije skoraj nimajo - spiralne galaksije, kot je naša Mlečna cesta, jih imajo običajno skoncentrirane v svojih spiralnih rokavih, nepravilne galaksije pa jih imajo običajno naključno razporejene po vsem prostoru.
V: Ali obstajajo kakšni posebej veliki primeri regij H II?
O Da - nekatere galaksije imajo ogromne regije H II z več deset tisoč zvezdami, na primer 30 Doradus v Velikem Magellanovem oblaku ali NGC 604 v galaksiji Triangulum.
